Команда астрофизиков разгадала тайну распределения гамма-лучей в нашей галактике Млечный Путь. В то время как некоторые исследователи считали, что распределение предполагает форму необнаружимой «темной материи», команда из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложила объяснение, основанное на стандартных физических моделях галактики.
В двух отдельных научных работах, последняя из которых появилась в номере журнала Physical Review Letters от 10 июля, астрофизики показывают, что это распределение гамма-лучей можно объяснить тем, как «позитроны антивещества» из радиоактивного распада элементов, созданные массивные звездные взрывы в галактике распространяются через галактику. Это означает, что, по словам ученых, наблюдаемое распределение гамма-лучей не является доказательством темной материи.
«В этом нет большой загадки», - сказал Ричард Лингенфелтер, научный сотрудник Центра астрофизики и космических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего, который проводил исследования вместе с Ричардом Ротшильдом, ученым из UCSD, и Джеймсом Хигдоном, профессором физики в Клермонте. колледжи. «Наблюдаемое распределение гамма-лучей на самом деле вполне соответствует стандартной картине».
За последние пять лет измерения гамма-излучения на европейском спутнике INTEGRAL озадачили астрономов, что привело некоторых к утверждению, что «великая тайна» существовала, потому что распределение этих гамма-лучей по разным частям галактики Млечный путь было не таким, как ожидалось.
Чтобы объяснить источник этой тайны, некоторые астрономы выдвинули гипотезу о существовании различных форм темной материи, которые, как подозревают астрономы, существуют - от необычных гравитационных воздействий на видимую материю, таких как звезды и галактики, - но пока не обнаружили.
Что известно наверняка, так это то, что наша галактика - и другие - заполнены крошечными субатомными частицами, известными как позитроны, аналог антивещества типичных, повседневных электронов. Когда электрон и позитрон сталкиваются друг с другом в пространстве, две частицы аннигилируют, и их энергия выделяется в виде гамма-лучей. То есть электрон и позитрон исчезают, и появляются два или три гамма-луча.
«Эти позитроны рождаются со скоростью, близкой к скорости света, и проходят тысячи световых лет, прежде чем они достаточно замедляются в плотных газовых облаках, чтобы иметь возможность соединиться с электроном, чтобы уничтожить в танце смерти», - объясняет Хигдон. «Их замедление происходит от увлечения других частиц во время их путешествия в космосе. Их путешествию также мешают многочисленные колебания в галактическом магнитном поле, которые рассеивают их взад и вперед по мере их движения. Все это необходимо учитывать при расчете среднего расстояния, которое позитроны должны пройти от своих мест рождения при взрывах сверхновых ».
«Некоторые позитроны направляются к центру Галактики, некоторые - к внешним точкам Млечного пути, известным как галактическое гало, а некоторые попали в спиральные рукава», - сказал Ротшильд. «Хотя этот подробный расчет еще далеко за пределами самых быстрых суперкомпьютеров, мы смогли использовать то, что мы знаем о том, как электроны путешествуют по всей Солнечной системе, и что можно сделать вывод об их перемещении в других местах, чтобы оценить, как их противодействующие аналоги проникают в галактику. «.
Ученые рассчитали, что большая часть гамма-лучей должна быть сконцентрирована во внутренних областях галактики, как это наблюдалось по спутниковым данным, сообщается в статье, опубликованной в прошлом месяце в Astrophysical Journal.
«Наблюдаемое распределение гамма-лучей согласуется со стандартной картиной, где источником позитронов является радиоактивный распад изотопов никеля, титана и алюминия, образующихся при взрывах сверхновых звезд, более массивных, чем Солнце», - сказал Ротшильд.
В своей сопроводительной статье в выпуске «Physical Review Letters» на этой неделе ученые отмечают, что основное предположение одного из более экзотических объяснений предполагаемой тайны - разложения или уничтожения темной материи - ошибочно, поскольку предполагает, что позитроны аннигилируют очень близко к взрывающимся звездам, из которых они произошли.
«Мы четко продемонстрировали, что это не тот случай, и что распределение гамма-излучения, наблюдаемого спутником гамма-излучения, не является обнаружением или индикацией« сигнала темной материи », - сказал Лингенфельтер.
Источник: UC San Diego
